新型環(huán)保隔音墻設(shè)計及其應(yīng)用研究論文
摘 要：本文介紹了經(jīng)交科院研發(fā)的新型環(huán)保隔音隔離墻的特點及應(yīng)用范圍。詳細(xì)闡述了隔音機(jī)理、結(jié)構(gòu)形式、以及在湖南邵懷高速公路的應(yīng)用情況。通過研究、分析和應(yīng)用，這種既有隔音功能又有綠化作用的新型隔音隔離墻，具有技術(shù)先進(jìn)性和獨創(chuàng)性，有較大的推廣應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：藝術(shù)隔音隔離墻； 生態(tài)聲屏障； 環(huán)保型隔音墻； 混合型隔音隔離墻； 復(fù)式隔音隔離墻
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將迅猛發(fā)展，在交通發(fā)展的同時，對環(huán)境的影響也更加明顯。因此，堅持可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注。
近年來，隨著我省高速公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，隔離設(shè)施的應(yīng)用及種類也得到了長足的發(fā)展，隔離設(shè)施在交通安全及環(huán)保方面也日益顯示出了其重要作用。根據(jù)道路噪聲研究成果，影響道路噪聲的有速度、交通流量等十幾個主要因素。其中噪聲與速度成線形關(guān)系，速度每提高10km/h，噪聲就增加1~1.5分貝。高速公路車速高，流量大，其沿線兩側(cè)的噪音可達(dá)70~80分貝，防止噪聲污染是高速公路環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域急需解決的問題。
當(dāng)前國內(nèi)采用砼板墻、磚砌體墻鋁合金以及彩鋼復(fù)合棉板等作為隔音的防噪設(shè)施來改善公路兩旁的噪聲環(huán)境。從使用效果來看，雖可以起到隔音防噪的效果，但不具備凈化空氣、濾除灰塵、美化景觀等功能。在城市高架橋上，已使用各種不同材質(zhì)的彩鋼復(fù)合棉板作為聲屏障使用，防噪效果不錯，但造價高，沒有生態(tài)及綠化功能，難以與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。因此，隔音隔離的設(shè)計需要從其材料、結(jié)構(gòu)到形式進(jìn)行充分的研究，達(dá)到隔音降噪與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。
國內(nèi)對聲屏障的研究始于20世紀(jì)80年代，在噪聲控制原理、噪聲預(yù)測數(shù)學(xué)模型以及聲屏障輕質(zhì)、多孔材料砌筑體聲屏障等方面取得了許多成果。但對生態(tài)型聲屏障內(nèi)容的研究基本上處于空白。在日益重視環(huán)境保護(hù)的今天，既能隔音隔離，又能與周圍大自然相融的生態(tài)型隔音墻，符合公路建設(shè)“綠色環(huán)�！钡陌l(fā)展方向，可與公路沿線環(huán)境有機(jī)融合。
隔音隔離墻是根據(jù)交通安全及環(huán)境保護(hù)等不同要求在不同的路段設(shè)置。為隔音降噪以及景觀需要或重點禁入地段而設(shè)置。湖南省交通科學(xué)研究院對此進(jìn)行了設(shè)計與研究，主要型式有以下幾種；藝術(shù)隔音隔離墻、生態(tài)聲屏障、混合型隔音隔離墻、復(fù)式隔音隔離墻。
1藝術(shù)隔音隔離墻
在噪聲敏感點距路面較遠(yuǎn)（一般在100m左右）處或者有降噪要求而對降噪要求不高時采用藝術(shù)隔音墻。藝術(shù)隔音墻一般采用鋼模預(yù)制鋼筋混凝土，由板，立柱，基礎(chǔ)及花池等組成。高2.5m，主柱間距3m，采用吊裝施工。板的規(guī)格為300×250×8cm。立柱規(guī)格為330×15×15，此類設(shè)計方案在預(yù)制混凝板時，在靠公路一面設(shè)置優(yōu)美的圖案和植物種植池，在種植池內(nèi)種植植物，植物與圖案相互搭配，交互輝映，此類方案層次豐富，立體感強，視覺效果好。多采用流暢的自由曲線，有的配以大小不一的小圓點，使流暢的曲線產(chǎn)生動的韻律。波線的起伏自然流暢，變化豐富，形式優(yōu)美。造型簡單，多依靠色彩的對比來產(chǎn)生效果，明快的節(jié)奏產(chǎn)生極強的韻律感。該類方案結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，施工方便，造價較低。為臨長、潭邵高速所采用。
2生態(tài)聲屏障
一種新型的隔音墻，為我省首次研究成功并應(yīng)用在高速公路上。應(yīng)用在衡棗高速公路K21+061~K21+191、K21+275~K21+359段的生態(tài)聲屏障新產(chǎn)品是在進(jìn)行多次試驗之后，在高速公路工程現(xiàn)場進(jìn)行試驗安裝，該生態(tài)聲屏障與國內(nèi)外原有的相同類型比較，在功能、結(jié)構(gòu)、外觀等多方面具有顯著的.特色，主要表現(xiàn)在：
2.1降噪功能：在結(jié)構(gòu)上根據(jù)聲學(xué)原理，生態(tài)聲屏障表面設(shè)計為內(nèi)凹弧形，并在表面栽種植物，可更好的反射聲波，達(dá)到良好的降噪效果。
2.2美化環(huán)境及功能：將聲屏障設(shè)計成可栽種花卉的形式，使聲屏障四季常青，既減少噪聲污染又可以美化環(huán)境。在植物選擇上，選用了一些耐旱、耐高溫、常年生的植物，在種植上，有意識的將各種植物按照一定的圖案組合種植，可在聲屏障表面形成賞心悅目的圖案。并且為了保證植物的成活，在聲屏障的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，特別加入了灌溉系統(tǒng)的設(shè)計，使聲屏障上的植物能在一般養(yǎng)護(hù)的條件下，維持正常生長。
2.3凈化空氣功能：在生態(tài)聲屏障墻面種植的植物有意識的選擇了一些具有凈化空氣效果的品種，既能吸收二氧化碳等有害氣體，又有吸附微塵的作用，既能防止空氣污染，同時又能吸納聲波、降低噪聲、防眩和美化環(huán)境。
2.4隔離功能：生態(tài)聲屏障高度達(dá)到3.0m，具有足夠的強度，能抵抗建筑設(shè)計規(guī)范中要求的10級風(fēng)力，也能抵御一定的外力破壞，兼具隔離墻、隔離柵等隔離設(shè)施的功能。
3環(huán)保型隔音墻
常張高速公路是交通部規(guī)劃的國家重點干線公路泉州至畢節(jié)線的一段，是省會長沙通往張家界旅游風(fēng)景區(qū)公路干線的重要組成部分，是我省高速公路中的環(huán)保路和生態(tài)路，對隔音墻的設(shè)計也要達(dá)到生態(tài)和環(huán)保的要求。
在設(shè)計上將隔音墻設(shè)計成樸實的城墻式，再在隔音墻的前面栽種常綠爬藤植物，使其四季常青，生機(jī)勃勃，古樸大方，本方案采用輕質(zhì)陶�；炷疗鰤K筑墻，在其下部灰色槽內(nèi)填土種植綠色植物，不僅聲學(xué)性能好，且能與周圍環(huán)境更好融合。具有施工方便，生態(tài)環(huán)保，耐高強度，耐火，耐腐蝕等性能。
以上三種隔音隔離墻型式，是2002年以來我院在臨長、潭邵、衡棗、常張等高速應(yīng)用的主要類型，邵懷高速要求我們設(shè)計外型簡潔、降噪效果好、占地面積小的新型隔音隔離墻，我院通過現(xiàn)場考察，結(jié)合邵懷實際情況，設(shè)計了混合型隔音隔離墻和復(fù)式隔音隔離墻兩種型式。
4混合型隔音隔離墻
混合型隔音隔離墻為波浪形立體混凝土板結(jié)合攀緣植物的綜合體，其外觀設(shè)計見下圖（正在邵懷高速公路施工的混合型隔音隔離墻照片）。
這種形式每6.0m為一個單元，其中3.0m為彩色波浪形立體混凝土板，高度為3.0m，另外3.0m為混凝土預(yù)制墻體，高度也為3.0m，沿墻體縱向地面種植常春藤等常綠型爬藤攀援類植物，可在2~3年時間內(nèi)形成綠籬形態(tài)，呈現(xiàn)綠色植物的生態(tài)外觀。
其特點是占地面積少，施工比較方便，植物存活比較容易，在3.0m高度和標(biāo)準(zhǔn)降噪技術(shù)條件下可降低噪聲11分貝左右。但在建造初期有一定的管護(hù)費用，綠化面積為50%，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性好，其表面是波陣面，由于聲波的傳播過程實質(zhì)上是聲源輻射聲能量的傳遞過程。聲能量隨聲波波陣面的擴(kuò)張而衰減。波浪形面板使聲波的阻隔接觸面增大，從而可更好的降低噪聲。在墻面種植植物，使表面形成許多凸面。當(dāng)聲波傳播遇到凸面界面，就會被分解成許多比較弱的反射聲波，達(dá)到良好的降噪效果。再者間隔波陣面栽種爬藤攀援類植物，增加了墻面的粗糙度，有利于噪聲衰減。
該方案運用現(xiàn)代立體構(gòu)成設(shè)計理念，簡潔大方、富有韻律，將降噪原理與外觀造型巧妙結(jié)合，以綠色為基調(diào)，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性好，給人以新穎獨特的視覺感受，于潛移默化中體現(xiàn)著沿線優(yōu)雅的環(huán)境景觀。
5復(fù)式隔音隔離墻
復(fù)式隔音隔離墻由雙層混凝土板組成，面板上有很多吸音小孔，背板為混凝土板，中間填有3cm的吸音材料，這種形式每3m為一個單元，高度為3.0m，造型簡潔，施工方便，降噪效果好。它結(jié)構(gòu)上主要特色是：采用吸聲、隔聲相結(jié)合的復(fù)合降噪結(jié)構(gòu)，由三層吸聲、隔聲降噪結(jié)構(gòu)組成，通過吸聲、隔聲、反射等多重環(huán)節(jié)，達(dá)到良好的隔音、降噪效果。應(yīng)用在對降噪有高要求的地段。
考慮到隔音隔離墻設(shè)計在邵懷高速的整體與協(xié)調(diào)，該方案也運用現(xiàn)代立體構(gòu)成設(shè)計理念，使其簡潔大方流暢，色彩協(xié)調(diào)，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性好。
總之環(huán)保型隔音隔離墻體現(xiàn)了以下優(yōu)勢。
�、� 注重公路隔音隔離墻與景觀的協(xié)調(diào)設(shè)計，設(shè)計因地制宜建造隔音隔離墻，特別注重其造型與色彩設(shè)計。
�、� 注重本土文化的體現(xiàn)，設(shè)計方案以表現(xiàn)本土文化為立足點，以簡潔、大方、流暢為宗旨，使之既具有民族性又富有時代感。
③ 注重生態(tài)環(huán)保，提倡在隔音隔離墻前種植爬藤植物，并注重植物的配植，使植物四季常青，達(dá)到吸收二氧化碳及有害氣體、吸附微塵的作用，這樣既減少噪聲污染又可以美化環(huán)境。
④ 注重結(jié)構(gòu)的合理性、科學(xué)性。采用組合結(jié)構(gòu)，可根據(jù)地形及防噪的需要，方便地按設(shè)計改變外形尺寸。集中預(yù)制，現(xiàn)場裝配，施工方便。
�、� 注重隔音隔離墻的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)構(gòu)合理、施工方便降低了成本，節(jié)約了土地。
⑥ 注重隔音隔離墻制作材料的選擇，材料表面色彩柔和，并且呈亞光效果，不會產(chǎn)生反光和眩目現(xiàn)象。
�、� 設(shè)計中始終貫徹“以人為本”的宗旨，無論是造型、結(jié)構(gòu)、色彩上都體現(xiàn)了這一點，非常注重司乘人員心理上、視覺上的愉悅性和舒適性。
邵懷隔音隔離墻的設(shè)置，主要解決了防噪和高速公路景觀單一的問題，設(shè)計中本著以人為本的原則，既充分考慮了高速公路司乘人員的安全性，又充分考慮了司乘人員視覺上的、心理上的愉悅性，并充分考慮了結(jié)構(gòu)上的合理性、科學(xué)性，解決造型呆板、單一的問題，所有外觀造型簡潔大方流暢，色彩協(xié)調(diào)，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性好，能有效減輕司乘人員的視覺疲勞，使其在行車過程能產(chǎn)生一種輕松愉悅的心情；降噪效果好，還道路周邊居民一個較好的居住環(huán)境，產(chǎn)生了極好的社會效益。
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